import java.awt.peer.SystemTrayPeer;
import java.util.*;


public class Sort {
    /**
     * 插入排序
     * @param array
     */
    public static void InsertSort(int[] array){
        for (int i = 1; i < array.length ; i++) {
            int tmp=array[i];
            int j=i-1;
            for (;j>=0;j--) {
                if(array[j]>tmp){
                    array[j+1]=array[j];
                }else {
                    array[j+1]=tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=tmp;
        }
    }

    /**
     * 希尔排序
     * @param array
     */
    public static void ShellSort(int[] array){
        //预分组
        int gap= array.length;
        while(gap>1){
            gap/=2;
            //把array分成gap组
            shell(array,gap);
        }
    }
    public static void shell(int[] array,int gap){
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int j=i-gap;
            int tmp=array[i];
            for (;j>=0;j-=gap) {
                if(array[j]>tmp){
                    array[j+gap]=array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+gap]=tmp;
        }
    }

    /**
     * 选择排序
     * 第一种方式
     * @param array
     */
    public static void SelectSort1(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex=i;
            for (int j = i+1; j < array.length; j++) {
                if(array[j]<array[minIndex]){
                    minIndex=j;
                }
            }
            if(i!=minIndex){
                exchange(array,i,minIndex);
            }
        }
    }

    /**
     * 选择排序第2种方式
     * @param array
     */
    public static void SelectSort2(int[] array){
        int left=0;

        int right= array.length-1;
        while(left<right){
            int minIndex=left;
            int maxIndex=left;
            for (int j = left+1; j <=right; j++) {
                if(array[j]<array[minIndex]){
                    minIndex=j;
                }
                if(array[j]>array[maxIndex]){
                    maxIndex=j;
                }
            }
            exchange(array,left,minIndex);
            if(maxIndex == left) {
                maxIndex = minIndex;
            }
            exchange(array,right,maxIndex);
            left++;
            right--;
        }
    }
    /**
     * 交换方法
     * 在array中，将下标为i的与下标为j的交换位置
     * @param array
     * @param i
     * @param j
     */
    public static void exchange(int[] array,int i,int j){
        int tmp=array[j];
        array[j]=array[i];
        array[i]=tmp;
    }

    /**
     * 堆排序
     * 排升序建大堆，排降序建小堆
     * @param array
     */
    public static void HeapSort(int[] array){
        if(array==null||array.length<2){
            return;
        }
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            Heap(array, i);
        }
        int size = array.length;
        exchange(array, 0, --size);
        while (size > 0) {
            BigHeap(array, 0, size);
            exchange(array, 0, --size);
        }

    }
    //首先建一个大根堆
    public static void Heap(int[] array,int i){
        while (array[i] > array[(i - 1) / 2]) {
            exchange(array, i, (i - 1) / 2);
            i = (i - 1) / 2;
        }
    }
    //调整堆 保证它一直都是大根堆
    public static void BigHeap(int[] array,int i,int size){
        int left = i * 2 + 1;
        while (left < size) {
            int largest = left + 1 < size && array[left + 1] > array[left] ? left + 1 : left;
            largest = array[largest] > array[i] ? largest : i;
            if (largest == i) {
                break;
            }
            exchange(array, largest, i);
            i = largest;
            left = i * 2 + 1;
        }
    }
    //交换排序

    /**
     * 冒泡排序
     * @param array
     */
    public static void BubbleSort(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                int tmp=array[j];
                if(array[j]>array[j+1]){
                    exchange(array,j,j+1);
                }
            }
        }
    }
    //冒泡排序的优化
    public static void BubbleSort1(int[] array){
        for (int i = 0; i < array.length-1; i++) {
            boolean fag=false;
            for (int j = 0; j < array.length-1-i; j++) {
                int tmp=array[j];
                if(array[j]>array[j+1]){
                    exchange(array,j,j+1);
                    fag=true;
                }
            }
            if(fag==false){
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序    Hoare版
     * @param array
     */
    public static void QuickHoareSort(int[] array){
        Recursion(array,0,array.length-1);
    }
    public static void Recursion(int[] array,int i,int j){
        if(i>=j){
            return;
        }
        int partition=partition3(array,i,j);

        Recursion(array,i,partition-1);
        Recursion(array,partition+1,j);
    }
    //Hoare版本快速排序
    public static int partition(int[] array,int left,int right) {
        int i=left;
        int p=array[left];//基准
        while(left<right){
            while(left<right&&array[right]>=p){
                right--;
            }
            while(left<right&&array[left]<=p){
                left++;
            }
            exchange(array,left,right);
        }
        exchange(array,left,i);
        return left;
    }

    /**
     * 挖坑法  快速排序
     * @param array
     */
    public static void PitExcavationSequence(int[] array){
        Recursion(array,0,array.length-1);
    }
    public static int  partition2(int[] array,int i,int j){
        int p=array[i];
        while(i<j){
            while(i<j&&array[j]>=p){
                j--;
            }
            array[i]=array[j];
            while(i<j&&array[i]<=p){
                i++;
            }
            array[j]=array[i];

        }
        array[j]=p;
        return i;
    }

    /**
     * 前后指针法   快速排序
     * @param array
     * @param left
     * @param right
     * @return
     */
    public static int partition3(int[] array,int left,int right){
        int prev=left;
        int cur=left+1;
        while(cur<=right){
            //++prev先加加，再取prev的值
            if(array[cur]<array[left]&&array[++prev]!=array[cur]){//&&——>并且    当前面条件不满足时，不执行后面的条件
                exchange(array,cur,prev);
            }
            cur++;
        }
        exchange(array,prev,left);
        return prev;
    }
    //三数取中法   取这个区间内的中间大小的值
    public static int findMidValOfIndex(int[] array,int start,int end){
        int minIndex=(start+end)/2;
        if (array[start]<array[end]) {
            if(array[minIndex]<array[start]){
                return start;
            } else if (array[minIndex]>array[end]) {
                return end;
            }else{
                return minIndex;
            }
        }else{
            if(array[minIndex]>array[start]){
                return start;
            } else if (array[minIndex]<array[end]) {
                return end;
            }else{
                return minIndex;
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序的优化   解决了效率和划分不均匀的问题
     * @param array
     * @param start
     * @param end
     */
    public static void QuickHoareSort(int[] array,int start,int end){
        if(start>=end){
            return;
        }
        if((end-start+1)<15){
            InsertSort(array,start,end);
            return;
        }
        //在找基准之前，尽量解决划分不均匀的问题
        int index=findMidValOfIndex(array, start, end);
        exchange(array,start,index);

        int pivot=partition(array,start,end);
        QuickHoareSort(array,start,pivot-1);
        QuickHoareSort(array,pivot+1,end);
    }

    /**
     * 对指定区间的数据进行插入排序
     * @param array
     * @param left
     * @param right
     */
    public static void InsertSort(int[] array,int left,int right){
        for (int i = left+1; i <=right; i++) {
            int tmp=array[i];
            int j=i-1;
            for (;j>=left;j--) {
                if(array[j]>tmp){
                    array[j+1]=array[j];
                }else {
                    array[j+1]=tmp;
                    break;
                }
            }
            array[j+1]=tmp;
        }
    }

    /**
     * 快速排序的非递归方法
     * @param array
     */
    public static void QuickHoareSort1(int[] array){
        Stack<Integer>stack=new Stack<>();
        int start=0;
        int end=array.length-1;
        int pivot=partition(array,start,end);
        //判断左边是不是有两个元素
        if(pivot>start+1){
            stack.push(start);
            stack.push(pivot-1);
        }
        if(pivot<end-1){
            stack.push(pivot+1);
            stack.push(end);
        }
        while (stack.isEmpty()){
            end=stack.pop();
            start=stack.pop();
            pivot=partition(array,start,end);
            //判断左边是不是有两个元素
            if(pivot>start+1){
                stack.push(start);
                stack.push(pivot-1);
            }
            if(pivot<end-1){
                stack.push(pivot+1);
                stack.push(end);
            }
        }
    }
    public static void mergeSort(int[] array){
        int start=0;
        int end=array.length-1;
        mergeSort1(array,start,end);
    }
    public static void mergeSort1(int[] array,int start,int end){
        if(start>=end){
            return;
        }
        int mid=(start+end)/2;
        mergeSort1(array,start,mid);
        mergeSort1(array,mid+1,end);
        //合并
        merge(array,start,mid,end);
    }
    public static void merge(int[] array,int left,int mid,int right){
        int s1=left;
        int e1=mid;
        int s2=mid+1;
        int e2=right;
        int[] tmpArr=new int[right-left+1];
        int k=0;//下标
        while(s1<=e1&&s2<=e2){
            if(array[s1]<=array[s2]){
                tmpArr[k]=array[s1];
                k++;
                s1++;
            }else {
                tmpArr[k]=array[s2];
                k++;
                s2++;
            }
        }
        while (s1<=e1){
            tmpArr[k]=array[s1];
            k++;
            s1++;
        }
        while (s2<=e2){
            tmpArr[k]=array[s2];
            k++;
            s2++;
        }
        for (int i = 0; i < k; i++) {
            array[i+left]=tmpArr[i];
        }

    }

    /**
     * 非递归的归并排序
     * @param array
     */
    public static void mergeSort1(int[] array){
        int gap=1;
        while(gap<array.length){
            for (int i = 0; i < array.length; i+=2*gap) {
                int left=i;
                int mid=left+gap-1;
                if(mid>=array.length){
                    mid=array.length-1;
                }
                int right=mid+gap;
                if(right>=array.length){
                    right=array.length-1;
                }
                merge(array,left,mid,right);
            }
            gap*=2;
        }
    }

    /**
     * 计数排序
     * @param array
     */
    public static void countSort(int[] array){
        //遍历数组 找到最小值和最大值 ——>这样才能确定计数数组的大小
        int maxVal=array[0];
        int minVal=array[0];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            if(array[i]>maxVal){
                maxVal=array[i];
            }
            if(array[i]<minVal){
                minVal=array[i];
            }
        }
        int len=maxVal-minVal+1;
        int[] countArr=new int[len];
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int val=array[i];
            countArr[val-minVal]++;
        }
        int index=0;
        for (int i = 0; i < countArr.length; i++) {
            while(countArr[i]>0){
                array[index]=i+minVal;
                index++;
                countArr[i]--;
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //待排序数组
        int[] array={35,23,56,11,9,47,27};
        System.out.println("排序前的数组为："+Arrays.toString(array));
        //调用方法
        ShellSort(array);
        //输出排序后的数组，验证方法是否正确
        System.out.println("排序后的数组为："+Arrays.toString(array));
    }
}
